CAN总线静电浪涌保护设计

什么是CAN总线

CAN总线是一种广泛用于汽车、工业自动化和其他领域的串行通信协议。它允许多个设备共享通信线路，传输数据以及控制信号。CAN总线有两个不同的版本：CAN 2.0A和CAN 2.0B。CAN 2.0A支持11位标准标识符，而CAN 2.0B支持29位扩展标识符。CAN总线拓扑结构分为总线型、星型和混合型。总线型结构最为普遍，它连接了所有的节点设备，并且总线的两端需要有终端电阻。

为什么需要浪涌保护

CAN总线系统容易受到电磁干扰和电气干扰的影响，这可能会导致传输错误和硬件故障。浪涌保护可以在CAN总线电路中引入保护电路，以防止这些干扰。CAN总线上的浪涌保护电路可以通过吸收、反射、抑制等方式来保护CAN总线。

目前汽车电子涉及EMC测试的标准主要分为2类：

1：针对电源供电的传导瞬时测试

2：针对通信接口的静电、浪涌测试

针对电源测试包含有Pulse 1(a)仿真电感性负载因电源切断产生的瞬时事件，Pulse 2(a)模拟束线的电感性负载因为电流突断产生的瞬时，Pulse 2(b)模拟鼓风机或雨刷马达因运转的电源移除所产生的瞬时，Pulse 3(a)(b)则是模拟因为切换过程产生的瞬时波，pulse 5 电池掉电的抛负载瞬时波。

CAN总线浪涌保护设计的重要性

CAN总线的故障可能会导致严重的后果，包括机器损坏、安全事故和数据丢失。因此，良好的浪涌保护设计对于确保系统的可靠性和稳定性至关重要。同时，考虑到CAN总线的运行环境，浪涌保护设计还需要具备抗干扰、耐高温、耐震动和高可靠性等特性。

而作为频繁和人体接触的汽车环境，静电放电事件(ESD)，电气过载事件(EOS)，以及电性快速瞬时事件(EFT)会经常出现在汽车运行过程中，这对于行驶中的汽车是一个潜在的威胁，而CAN收发芯片在设计时会考虑一些静电的抗扰，但级别远远达不到系统级测试的要求，故对于CAN通信接口的保护设计变得非常重要。

CAN总线浪涌保护设计的方法

CAN总线浪涌保护的方法包括使用电阻、电容、TVS二极管和瞬态电压抑制器等元器件。其中，TVS二极管是一种常用的保护元件，它具有快速响应、低漏电流和高能量吸收等优点。在实际应用中，还需要根据具体的应用场景和需求选择合适的浪涌保护方法和元器件。

CAN总线浪涌保护电路的实现

CAN总线浪涌保护电路可以采用分立元件电路和集成电路两种方式实现。其中，分立元件电路由多个独立的元器件组成，具有可定制性强、维护和升级方便等优点；而集成电路则将多个元器件集成在一个芯片中，具有体积小、功耗低、成本低等优点。在实际应用中，需要根据具体的应用场景和需求选择合适的电路实现方式。

CAN总线浪涌保护设计的实例

本文将介绍一些常见的CAN总线浪涌保护电路示例，以帮助读者更好地理解。例如，针对CAN总线系统中的电气干扰问题，可以采用电容滤波电路、RC滤波电路等方式进行浪涌保护；而对于电磁干扰问题，则可以采用TVS二极管、瞬态电压抑制器等元器件进行浪涌保护。

ESD器件的布置建议

a) 将设备尽可能靠近输入端或连接器。

b) 最小化设备与受保护线路之间的路径长度。

c) 将并行信号路径保持在最低限度。

d) 避免运行受保护的导体与未受保护的导体并联。

e) 最小化所有印刷电路板（PCB）的导电回路，包括电源和接地回路。

f) 最小化对地的瞬态返回路径长度。

g) 避免使用共享的瞬态返回路径到公共接地点。

h) 尽可能使用地平面，多层印刷电路板，使用地面通孔。

总结

本文总结了CAN总线浪涌保护的重要性、设计方法和实现方式。希望本文能够帮助读者更好地理解CAN总线浪涌保护，并在实际应用中提高系统的可靠性和稳定性。同时，需要注意的是，在进行CAN总线浪涌保护设计时，需要充分考虑系统的运行环境和应用场景，并采用合适的浪涌保护方法和元器件。

审核编辑：刘清